Б3.Б.6 Силовая электроника - Якутский институт водного

Якутский институт водного транспорта (филиал)
ФГБОУ ВО
«Сибирский государственный университет водного транспорта»
Шифр дисциплины: Б3.Б.6
Силовая электроника
Рабочая программа по направлению 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника»
профиль «Электропривод и автоматика»
Якутск 2015
1
Рабочая программа составлена деканом ЯИВТ М.И.
Слепцовой на основании аналогичной программы ФГБОУ ВО
«Сибирского
государственного
университета
водного
транспорта»
Программа утверждена:
Зам.директора по УР и ДПО ______________ М.В. Ларионова
«___» ______________ 20__г.
Декан ЯИВТ _____________________________ М.И. Слепцова
2
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Силовая электроника»
базируется на дисциплинах
математического и естественнонаучного цикла: математика, физика, химия;
профессионального
цикла:
теоретические
основы
электротехники,
электрическое и конструкционное материаловедение.
2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина относится к базовому компоненту профессионального
цикла ФГОС ВПО
3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование
следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО):
Общекультурные компетенции (ОК):
ОК-6
способностью в условиях развития науки и изменяющейся
социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу
своих возможностей, готовностью приобретать новые знания,
использовать различные средства и технологии обучения
ОК-7
готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию
решений в рамках своей профессиональной компетенции
ОК-11
способностью и готовностью владеть основными методами,
способами и средствами получения, хранения, переработки
информации, использовать компьютер как средство работы с
информацией
ОК-12
способностью и готовностью к практическому анализу логики
различного рода рассуждений, к публичным выступлениям,
аргументации, ведению дискуссии и полемики
Профессиональные компетенции (ПК):
способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых
условиях производственной деятельности с умением установления
приоритетов для достижения цели в разумное время
ПК-4
способностью и готовностью использовать нормативные правовые
документы в своей профессиональной деятельности
ПК-6
способностью и готовностью анализировать научно-техническую
информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике
исследования
ПК-9
способностью
разрабатывать
простые
конструкции
ПК-2
3
ПК-10
ПК-12
ПК-14
ПК-15
ПК-18
ПК-20
ПК-21
ПК-45
ПК-46
ПК-47
ПК-49
электроэнергетических и электротехнических объектов
готовностью использовать информационные технологии в своей
предметной области
способностью графически отображать геометрические образы
изделий и объектов электрооборудования, схем и систем
готовностью обосновывать принятие конкретного технического
решения
при
создании
электроэнергетического
и
электротехнического оборудования
способностью рассчитывать схемы и элементы основного
оборудования, вторичных цепей, устройств защиты и автоматики
электроэнергетических объектов
способностью использовать технические средства для измерения
основных параметров электроэнергетических и электротехнических
объектов и систем и происходящих в них процессов
способностью использовать нормативные документы по качеству,
стандартизации
и
сертификации
электроэнергетических
и
электротехнических объектов, элементы экономического анализа в
практической деятельности
готовностью обосновывать технические решения при разработке
технологических процессов и выбирать технические средства и
технологии с учетом экологических последствий их применения
готовностью использовать технические средства испытаний
технологических процессов и изделий
способностью к монтажу, регулировке, испытаниям и сдаче в
эксплуатацию электроэнергетического и электротехнического
оборудования
готовностью к наладке и опытной проверке электроэнергетического и
электротехнического оборудования
готовностью к приемке и освоению нового оборудования
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
 основные методы и способы преобразования энергии;
 классификацию, назначение, основные схемотехнические решения
устройств силовой электроники.
Уметь:
 применять,
эксплуатировать
и
производить
выбор
электротехнических систем и элементов автоматики;
 формировать законченное представление о принятых решениях и
полученных результатах в виде научно-технического отчёта с его
публичной защитой.
Владеть:
4
 методами
расчёта,
проектирования
и
конструирования
электроэнергетического и электротехнического оборудования и систем;
 методами анализа режимов работы электроэнергетического и
электротехнического оборудования и систем.
4 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость учебной дисциплины составляет: 3 зачетных
единицы.
Заочное
обучение (З)
Очное обучение (О)
Вид учебной работы
108
54
36
Семестры
5
108
54
36
Курс
3
108
12
6
18
54
54
18
54
54
6
96
96
12
зачётО
зачётО
зачётО
Всего
часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
Изучение литературы теоретического курса
Контольная работа
Расчетно-графические работы
Вид аттестации
5 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Разделы, темы дисциплины и виды занятий
Раздел и тема
дисциплины
Лекции
О
З
ПЗ
О
ЛР
З
О
5 семестр
Раздел 1 Управляемые выпрямители
Тема
1.1
Однофазная
1
1
однополупериодная
схема
1
выпрямления
Тема
1.2
Однофазная
1
двухполупериодная
схема
1
выпрямления
1
2
Тема
1.3
Однофазная
2
5
СР
З
О
З
3
3
3
6
3
3
Раздел и тема
дисциплины
Лекции
О
З
ПЗ
О
ЛР
З
О
СР
З
мостовая схема выпрямления
Тема 1.4 Трехфазная нулевая
1
4
2
2
схема выпрямления
Тема
1.5
Трехфазная
1
4
2
2
мостовая схема выпрямления
Раздел 2 Преобразователи тока, напряжения, частоты
Тема
2.1.
Инверторы:
классификация,
область 2
применения.
Тема 2.2. Инверторы, ведомые
2
3
сетью.
Тема
2.3.
Автономные
инверторы:
классификация, 3
1
искусственная коммутация.
Тема
2.4.
Автономные
2
инверторы тока.
Тема
2.5.
Автономные
2
инверторы напряжения.
Тема 2.6. Преобразователи
частоты с непосредственной 2
связью.
Тема
2.7.
Двухзвенные
2
преобразователи частоты.
Раздел 3 Системы импульсно-фазового управления(СИФУ)
Тема
3.1.
Классификация
1
2
СИФУ
Тема 3.2. Синхронные СИФУ
2
Тема 3.3. Асинхронные СИФУ
2
Тема
3.4.
СИФУ
с
горизонтальным управлением
Тема
3.5.
СИФУ
с
вертикальным управлением
Тема 3.6. Цифровые СИФУ
2
4
2
2
6
2
О
З
3
3
3
3
3
9
3
3
3
6
3
6
3
6
3
9
3
9
3
3
3
6
3
6
3
6
3
3
3
6
5.2 Содержание разделов и тем дисциплины
ПЯТЫЙ СЕМЕСТР
Раздел 1 Управляемые выпрямители [2]
Тема 1.1 Однофазная однополупериодная схема выпрямления.
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в
нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных
соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Вынужденное намагничивание трансформатора.
Тема 1.2 Однофазная двухполупериодная схема выпрямления. [2]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока при
различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных
соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Вынужденное намагничивание трансформатора.
Тема 1.3 Однофазная мостовая схема выпрямления. [2,3]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в
нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных
соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Тема 14. Трёхфазная нулевая схема выпрямления. [2,3,4]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в
нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных
соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Тема 1.5. Трёхфазная мостовая схема выпрямления [2,3,4]
Схема силовых цепей. Эпюры выпрямленного напряжения и тока в
нагрузке при различных видах нагрузки и углах управления. Вывод основных
соотношений в схеме. Процессы коммутации в силовых элементах.
Раздел 2. Преобразователи тока, напряжения, частоты [2,3,4]
Тема 2.1. Инверторы: классификация, область применения.
Инвертры, ведомые сетью. Автономные инверторы. Область применения
инверторов.
Тема 2.2. Инверторы, ведомые сетью. [2,3,4]
7
Однофазная однополупериодная схема инвертирования, однофазная
двухполупериодная схема выпрямления, однофазная мостовая схема,
трехфазная нулевая схема и трехфазная мостовая схемы инвертирования:
основные соотношения, эпюры напряжения и тока в нагрузке.
Тема 2.3. Автономные инверторы: классификация, искусственная
коммутация [3,4]
Классификация автономных инверторов: автономные инверторы тока,
напряжения. Процессы коммутации в автономных инверторах. Цепи
искусственной коммутации.
Тема 2.4. Автономные инверторы тока [2,3]
Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при
различных видах нагрузки.
Тема 2.5. Автономные инверторы напряжения[2,3]
Основные соотношения. Эпюры напряжения и тока в нагрузки при
различных видах нагрузки.
Тема 2.6. Преобразователи частоты с непосредственной связью. [3,4]
Преобразователи частоты: основное отличие от инверторов. Схемы
силовых цепей преобразователей частоты с непосредственной связью. Эпюры
напряжения и тока в преобразователях частоты.
Тема 2.7. Двухзвенные преобразователи частоты [3,4]
Двухзвенные преобразователи частоты. Преобразователи частоты тока и
напряжения. Область применения.
Раздел 3. Системы импульсно-фазового управления (СИФУ).
Тема 3.1. Классификация СИФУ [4]
Функциональная схема СИФУ. Виды СИФУ по способам синхронизации
с питающей сетью, выходным усилителям мощности сигнала.
Тема 3.2. Синхронные СИФУ [4,5]
Функциональная схема синхронных СИФУ. Назначение блоков,
входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения
синхронных СИФУ.
Тема 3.3. Асинхронные СИФУ [4,5]
Функциональная схема асинхронных СИФУ. Назначение блоков,
входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения
асинхронных СИФУ.
8
Тема 3.4. СИФУ с горизонтальным управлением [2,3,5]
Функциональная схема СИФУ. Назначение блоков, входящих в состав
СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения СИФУ.
Тема 3.5. СИФУ с вертикальным управлением [2,3,5]
Функциональная схема вертикальных СИФУ. Назначение блоков,
входящих в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения
вертикальных СИФУ.
Тема 3.6. Цифровые СИФУ [4,5]
Функциональная схема цифровых СИФУ. Назначение блоков, входящих
в состав СИФУ. Достоинства, недостатки и область применения цифровых
СИФУ
5.3 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи
№ в УП
Наименование
обеспечиваемых
дисциплин
Б3.В.ОД.11
Системы управления
электроприводов
Автоматизация
технологических
комплексов
Автоматизированные
электроприводы
береговых объектов
Б3.В.ДВ.3
Б3.В.ДВ.5
№№ разделов дисциплины (из табл. 5.1),
необходимых для изучения
обеспечиваемой дисциплины
1
2
1
2
1
2
3
3
6 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ раздела
(темы) дисциплины
Тема
1.1
Однофазная
однополупериодная
схема выпрямления
Тема
1.2
Однофазная
двухполупериодная
схема выпрямления
Тема
1.3
Наименование лабораторных работ или деловых игр
Исследование
однофазных
выпрямления [1]
9
управляемых
схем
№ раздела
(темы) дисциплины
Однофазная
мостовая
схема
выпрямления
Тема
1.4
Трехфазная нулевая
схема выпрямления
Тема
1.5
Трехфазная
мостовая
схема
выпрямления
Тема
2.2
Инверторы,
ведомые сетью
Тема 3.5. СИФУ с
вертикальным
управлением
Наименование лабораторных работ или деловых игр
Исследование
выпрямления.[1]
трехфазной
нулевой
схемы
Исследование трехфазной мостовой схемы выпрямления
[1]
Исследование трехфазного инвертора с нулевой схемой
инвертирования. [1
Исследование
системы
формирования
импульса
управления для трехфазной нулевой схемы выпрямления
[1]
7 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Учебным планом не предусмотрены
№ раздела
(темы) дисциплины
Наименование практических занятий
8 КУРСОВАЯ РАБОТА
Учебным планом не предусмотрена
№ раздела
Работы, выполняемые по курсовому
(темы) дисциплины
проектированию
9 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
9.1 Расчетно-графическая работа, рефераты, контрольные работы не
предусмотрены
9.2 Цель, содержание и структура курсовой работы (проекта) не
предусмотрена
Наименование раздела
Объём
графическая
текстовая
часть
часть
10
Часы
Литература
10 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
10.1 Обязательная литература
1
2
3
4
5
Романов М.Н. Методические указания к лабораторным работам по
курсу «Силовая электроника» Новосибирск: Изд-во ФБОУ ВПО
«НГАВТ», 2013 – 40 с. (ЭБ)
10.2 Рекомендуемая литература
Основная
Миловзоров О.В. Электроника. Учебник для вузов – М: Высш.шк –
2005 – 288с. (15)
Галкин В.И. Промышленная электроника и микроэлектроника.
Учебное пособие – М: Высш.шк. – 2006 - 352с. (13)
Розанов, Ю.К. Электронные устройства электромеханических систем :
учеб. пособие / Розанов Юрий Константинович, Соколова Елена
Михайловна ; Розанов Ю. К., Соколова Е. М. - М. : Академия, 2004. 272 с. - (Высшее профессиональное образование) (Электротехника)
(11)
Дополнительная
Антипьева Л.А. Физические основы электроники. Учебное пособие Новосибирск : Изд-во НГАВТ, 2011 - 113 с. (80)
10.3 Информационные средства обеспечения дисциплины
а) Обязательные информационные средства
6 Операционная система Microsoft Windows XP. © Microsoft Corporation. All
Rights Reserved. (http://www.microsoft.com).
7 Пакет прикладных офисных программ, включающий в себя текстовый
процессор, средства работы с электронными таблицами, графические
редакторы
б) Рекомендуемые информационные средства
8 MathLAB version 6.0, Copyright © 2006 Parametric Technology Corporation.
All
Rights
Reserved.
–
217
Mb
(http://www.ptsrussia.com/products/mathlab.htm).
11
11 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
1. Терминальный класс, оснащенный выходом в локальную сеть и сеть
Internet.
2. Лекционная аудитория, оснащенная настенным экраном и
мультимедийным проектором.
3. Лаборатория оснащенная лабораторными стендами, необходимыми
для выполнения лабораторных работ.
12 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При чтении лекций и проведении лабораторных работ всегда в конце
дается название новой темы, поэтому рекомендуется краткая самостоятельная
подготовка к каждой лекции по указанной литературе, подготовка к
лабораторным работам (в соответствии с методическими указаниями) и с
использованием учебных мультимедийных курсов. Занятия в компьютерном
классе и специализированной лаборатории проводятся по-бригадно (по три
человека), что позволяет активизировать диалоговый режим в процессе
выполнения работы и анализа возникающих трудностей. Рекомендуется
самостоятельное чтение современной периодической литературы по
вопросам развития судового электропривода.
13 ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Итоговый контроль по дисциплине осуществляется в форме зачёта с
оценкой.
Критериями оценки компетенций являются основы знаний классификацию,
назначение, основные схемотехнические решения устройств силовой
электроники.
Условиями получения зачёта является успешное освоение всех
теоретических разделов дисциплины, выполнение и защита всех
лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой и учебным
планом. Зачёт проводится по окончании 5 семестра.. При правильном ответе
при защите лабораторных работ на все дополнительные вопросы, связанных с
изучаемыми в семестре разделами, студент получает оценку «отлично». При
правильном ответе на 2 вопроса и ошибке при ответе на 1 вопрос студент
получает оценку «хорошо». При правильном ответе на 2 вопроса и
неспособности ответить на 1 вопрос студент получает оценку
«удовлетворительно». Во всех остальных случаях студент получает оценку
«неудовлетворительно». В ходе ответа студента на вопросы преподаватель
вправе задать уточняющие вопросы по теме защищаемой работы. Если
преподаватель затрудняется в определении оценки, то он может задавать
дополнительные вопросы по темам соответствующих разделов, изучаемых в
семестре.
12